熔喷聚乳酸非织造材料工艺与过滤性能研究

1、 优化工艺参数以研制过滤性能良好的熔一本研究为上海市科技发展基金项目编号021311326收稿日期2004-11-03作者简介渠叶红女1978年生在读博士研究生从事熔喷非织造材料工艺与性能的研究喷聚乳酸非织造材料并讨论了工艺参数对熔喷聚乳酸非织造材料过滤性能的影响1实验部分l.l原料聚乳酸切片L-异构体占95%摩尔分数l.2实验设备和仪器1实验设备东华大学非织造研究发展中心自行设计的熔喷非织造成网系统2实验仪器RS300旋转式流变仪RL11B流动速度测定仪DSC822e差式扫描热分析仪织物厚度仪J S M-5600LV数字化高低真空扫描电镜P M I流体孔径仪NLJ钠焰法滤料效率检测台l.3性

2、能测试纤网孔径及其孔径分布按ASTM标准测定纤网的0.3m粉尘过滤效率按GB6166-85标准测定5m粉尘过滤效率按GB T2626-1992标准测定l.4熔喷聚乳酸非织造材料加工工艺流程空压机空气加热器气体分配装置聚乳酸切片烘燥熔融挤压螺杆挤出机过滤。计量熔喷模头组合件熔体细流拉伸冷却接收卷绕912005年第5期产业用纺织品研究报告2结果与讨论2.l选用的聚乳酸在熔喷工艺上应用的可行性分析该聚乳酸是一种热塑性聚合物L-异构体占95%摩尔分数其他物理指标测试结果如表1所示可以确定所选用的聚乳酸满足熔喷工艺的基本要求表l聚乳酸的物理特征项目T gC C>TmC C>标准回潮率C%&g

3、t;熔融指数C g/10m i n>流变特性聚乳酸601680.512.60切力变稀2.2熔喷聚乳酸非织造材料加工工艺参数熔喷非织造材料的加工工艺参数很多主要包括聚合物熔体挤出量模头和螺杆温度气流速度C压力>和温度以及接收距离其中模头螺杆和气流温度取决于选用的原料依据原料的物理性能设定在综合考虑产量和纤网性能基础上聚合物熔体挤出量设定为0.06g/C孔m i n>2.3熔喷聚乳酸非织造材料的过滤性能熔喷非织造材料具有纤维细纤网孔隙多而尺寸小等特点非常适用于过滤材料通过大量的实验和工艺优化研制的熔喷聚乳酸非织造材料具有较好的过滤性能在本研究中对聚乳酸熔喷非织造材料进行了血液过滤

4、实验5m粉尘过滤实验以及0.30.5m C中值>粉尘过滤实验测试结果如表2所示表2聚乳酸熔喷非织造材料血液和粉尘过滤结果项目测试结果血液过滤白细胞去除率C%>99.7红细胞回收率C%>92.7血小板回收率C%>88.3粉尘过滤5m效率C%>99.3初始阻力值C Pa>m效率C%>93.15注:测试样品编号50从过滤机理分析纤网的过滤效率与纤网的孔径以及是否驻极有直接的关系2.3.1纤网孔径对纤网过滤效率的影响如图1所示的实验结果证明随着纤网孔径的增大过滤效率降低纤网孔径在1627m范围 内对过滤效率影响很大>C1>式中:

5、D-平均孔径;d f-纤维直径;c-纤网密度;f C c>-纤网密度的函数f C c>=1.4>4c-1n c+2c-0.5c2-1.5由C1>式也可以得出D!d关系本实验结果如图2所示与该理论基本吻合 由此可见熔喷聚乳酸非织造材料的过滤效率是纤维线密度和纤网密度的函数而上述两个指标可以直接通过工艺参数的设定和调节来改变纤维线密度在根据所选用的聚乳酸原料的流变性能确定各区温度和气流温度之后与纤维线密度相关的工艺参数主要有接收距离(DCD>和气流速度(1>接收距离对纤维线密度的影响Randa11R.B resee等人56在接收距离对纤维直径的影响

6、方面作了很多的研究研究结果表明(如图3所示>在接收距离为110mm处纤维的速度和气流的速度基本相等即此时纤维的加速度接近于零纤维的线密度也趋于稳定在本实验中接收距离为110mm时纤维最细其直径平均值为2.6m 的差异驻极前粉尘过滤效率为69.49%驻极后的粉尘过滤效率为99.95%3结论1聚乳酸在熔喷工艺上的应用是切实可行的并且所研制的熔喷聚乳酸非织造材料具有较好的过滤性能2纤网孔径对纤网过滤效率有直接的影响随着纤网孔径的增大过滤效率降低纤网孔径在1627m范围内对过滤效率影响很大3熔喷聚乳酸非织造材料的过滤效率是纤维线密度和纤网密度的函数而上述两个指标可以直接通过工艺参数的设定和调节来

7、改变在根据所选用的聚乳酸原料的流变性能确定各区温度和气流温度之后与纤维线密度相关的工艺参数主要有接收距离和气流速度4在接收距离为110mm处纤维的速度和气流的速度基本相等即此时纤维的加速度接近零纤维的线密度也趋于稳定在本实验中接收距离为110mm时纤维最细其平均值为2.6m5在实验范围内P<0.44MPa随着气流压力的增加纤维变细在P<0.40MPa时线密度下降非常明显当气流压力再增加时纤维线密度减小的幅度大大减小而气流压力太大会使得熔体在刚出喷嘴时就即刻被吹断熔体得不到牵伸而成为粗短的纤维或料点6随着接收距离的增加纤网的密度逐渐减小7在线驻极可使熔喷聚乳酸非织造材料的粉尘过滤效率

8、大幅度提高在本实验中驻极前粉尘过滤效率为69.49%的纤网驻极后的粉尘过滤效率可达99.95%参考文献1D i eter.M11er Andreas Kr Ob j i1O W ski.M e1t b1O Wn Fabrics f r O m B i Ode g radab1e PO1y m ers.Inter nati Ona1 NOn WOven JOur na12001S p ri n g11162Gu YKe G F.The Investi g ati On On M e1t-B1O Wn PO1y1actic A ci d NOn WOven Pr Ocess.见Pr Oceedi

9、n g s Oft he T eXti1e Instit ute83r d W Or1d COnf erence.上海2004.105610593柯勤飞靳向煜主编.非织造学.上海东华大学出版社2004.2904Peter P i n g-y i T sai.Characterizati On Of M e1t B1O Wn W eb Pr O p erti es U si n g A ir F1O W T echni C ue.Inter na-ti Ona1NOn WOven JOur na11999Fa1136415Randa11R B resee W en-chi en KO.F i b

10、er FOr m ati On duri n g M e1t b1O W i n g.Inter nati Ona1NOn WOven JOur-na12003Su mm er21286Randa11R B resee.F i ber M Oti On Near t he CO11ect Or duri n g M e1t B1O W i n g.Inter nati Ona1NOn WOven JOur-na12002Su mm er2734S t ud y On t he M e1t b1O Wn PLA NOn WOven Pr Ocessand F i1trati On Pr O p

11、ert yu y e hon g Kein f ei Jin xian gy u W uaibo and y in bao P uNOn WOven Research and D eve1O p m ent Cent er DOn g hua Uni versit yAbstract PLA p O1y1acti c aci d i s suit ab1e f Or m e1t-b1O Wn t echnO1O gy t hr Ou g h eX p eri m ent and ana1y si s.M e1t-b1O Wn PLA nOn WOvens Whi ch has g OOd fi

12、1trati On p r O p ert y i s p r Oduced b y O p ti m i zi n gp r Ocess p ara m et ers.A t t he sa m e ti m e t he m ai n p r Ocess p ara m et ers i nc1udi n g air ve1Ocit y di s-t ance f r O m di e t O cO11ect Or-DCD and e1ectret Whi ch i nf1uence t he fi1trati On p r O p ert y Of m e1t-b1O Wn PLA nO

13、n WOven f abri c are di scussed.Ke y words m e1t b1O Wn MB nOn WOvens PLA p O1y1acti c aci d p r Ocess fi1trati On p r O p ert y 22研究报告产业用纺织品总第l76期 熔喷聚乳酸非织造材料工艺与过滤性能研究作者:渠叶红, 柯勤飞, 靳向煜, 吴海波, 殷保璞, Qu Yehong, Ke Qinfei, JIN Xiangyu , Wu Haibo, Yin Baopu作者单位:东华大学非织造研究发展中心,上海,200051刊名:产业用纺织品英文刊名:TECHNICA

14、L TEXTILES年,卷(期:2005,23(5被引用次数:3次参考文献(6条1.Dieter H Müller;Andreas Krobjilowski MeltblownFabrics from Biodegradable Polymers 20012.Qu Y H;Ke Q F The Investigation on Melt-Blown Polylactic Acid Nonwoven Process 20043.柯勤飞;靳向煜非织造学 20044.Peter Ping-yi Tsai Characterization of Melt Blown Web Properti

15、es Using Air Flow Technique 19995.Randall R Bresee;Wen-chien Ko Fiber Formationduring Meltblowing 20036.Randall R Bresee Fiber Motion Near the Collector during Melt Blowing 2002本文读者也读过(9条1.渠叶红.柯勤飞.靳向煜.吴海波.殷保璞熔喷聚乳酸非织造材料工艺与过滤性能研究会议论文-20042.康卫民.程博闻.焦晓宁.庄旭品.陈军纳米电气石/聚丙烯驻极熔喷非织造布的研制会议论文-20063.程博闻.康卫民.焦晓宁.C

16、HENG Bo-wen.KANG Wei-min.JIAO Xiao-ning复合驻极体聚丙烯熔喷非织造布的研究期刊论文-纺织学报2005,26(54.辛三法.万尤宝.靳向煜.Xin Sanfa.Wan Youbao.Jin Xiangyu低熔点共聚酯流变性能研究期刊论文-产业用纺织品2007,25(55.练军.陆忠熔喷非织造布过滤性能的研究期刊论文-产业用纺织品2002,20(96.刘亚.程博闻.周哲.成国祥.LIU Ya.CHENG Bowen.ZHOU Zhe.CHENG Guoxiang聚乳酸熔喷非织造布的研制期刊论文-纺织学报2007,28(107.渠叶红.柯勤飞熔喷聚乳酸非织造材料的研究进展期刊论文-产业用纺织品2003,21(128.蔡秉彝用于高效空气过滤介质的先进驻极体会议论文-20049.渠叶红聚乳酸熔喷非织造材料